|
УДК 553.981:54-16(47+57) |
Возможные перспективы газоносности зон гидратообразования на территории СССР
С.П. НИКИТИН, Н.В. ЧЕРСКИЙ (ИФТПС)
Для восполнения интенсивно используемых ресурсов природного газа перед геологами остро встает вопрос о необходимости поисков новых источников этого важного топливно-энергетического сырья. В последние годы определенные надежды в этом аспекте связываются с твердым газом в осадочном чехле, т. е. с природными газовыми гидратами.
Исследования, проведенные в нашей стране по газогидратной проблеме, показали, что переход свободного газа в связанное твердое состояние возможен на территории северных и восточных областей СССР, верхняя часть осадочного чехла которых имеет низкие пластовые температуры и охвачена многолетней мерзлотой.
В ряде публикаций указывается [1, 2, 4, 5], что зона гидратообразования (ЗГО), т. е. верхняя часть осадочного чехла, в которой происходит образование и накопление газогидратов, распространена примерно в границах мерзлоты на площади около 6,5 млн. км2. Она охватывает северные районы Тимано-Печорской провинции и Западной Сибири, почти всю Восточную Сибирь (за исключением южной ее части) и Северо-Восток СССР, простираясь на юге примерно до линии Нарьян-Мар - Ханты-Мансийск - устье р. Ангары - Киренск - Усть-Мая - Хатырка и на севере уходя под акватории арктических морей. На этой обширной территории в зависимости от условий гидратообразования верхняя граница (кровля) ЗГО находится на глубинах 200-400 м и проходит обычно в толще мерзлоты, а нижняя (подошва) - на глубинах 400-1200 м, опускаясь в верховьях р. Вилюя до 1800-2000 м от усредненного рельефа дневной поверхности.
В указанных границах ЗГО слагают различные комплексы отложений - палеогеновые, мезозойские, палеозойские песчано-глинистые и карбонатные породы. В западной половине Восточной Сибири значительная часть пород ЗГО представлена магматическими породами триасовой трапповой формации (Тунгусская синеклиза). На большей части площади (около 5 млн. км2) ЗГО охватывает отложения нормального платформенного осадочного чехла, а на остальной территории - кристаллические докембрийские породы Анабарской антеклизы, Енисейского кряжа и уплотненные, смятые породы горно-складчатых областей Урала, Таймыра, Верхоянья и других (1,5 млн. км2).
В практическом отношении ЗГО интересна тем, что в ее пределах могут происходить накопление природного газа и образование газогидратных и подгидратных залежей. Вопросы формирования ресурсов газа в ЗГО рассмотрены в работах [1,4], в них же отмечены теоретически возможные типы этих залежей и вероятные места их локализации. В работе [5] показано, что для накопления ресурсов газа в ЗГО на большей части территории ее распространения имеются все необходимые условия: низкие пластовые температуры и гидростатические давления, углеводородный состав подземных газов, наличие необходимой для гидратообразования воды в породах, присутствие коллекторов и покрышек, расположение в пределах нефтегазоносных провинций с доказанной или предполагаемой продуктивностью отложений (Тимано-Печорская, Западно-Сибирская, Лено-Тунгусская, Хатанго-Вилюйская НГП, Верхояно-Чукотская система возможных НГБ и Анадырская впадина). Последнее обстоятельство имеет большое значение для оценки возможных перспектив газоносности ЗГО в связи с тем, что продуктивность ее полностью зависит от наличия и количества природного газа в осадочном чехле вообще.
Формирование ресурсов газогидратов в ЗГО может происходить за счет газа, накопленного в рассеянном и локализованном состоянии до охлаждения пород (обычные прогнозные ресурсы верхов осадочного чехла), и за счет газа, дополнительно накопленного в ЗГО в связи с ее аккумуляционными [4] и консервационными свойствами. Вклад первой составляющей традиционно считается небольшим, поэтому основное значение имеет вторая составляющая, которая складывается из ресурсов растворенного газа и газа, постоянно мигрирующего в ЗГО снизу в течение всего времени ее существования (0,2-1 млн. лет). Постоянно действующий миграционный газовый подток по разломам, зонам дробления, через литологические окна и другими путями поставляет в ЗГО газ. При этом для активизации миграции газа большое значение имеют неотектонические [3] и непрерывные современные движения земной коры, создающие новые пути миграции и межпластовые перетоки газа, приводящие к переформированию старых залежей, и т. д. В общем газонакоплении в ЗГО определенную роль, видимо, играет и газ угольных пластов, широко развитых на территории ЗГО (Печорский, Тунгусский, Ленский и другие угольные бассейны).
Большое число источников газа для ЗГО позволяет предполагать наличие определенного количества природного газа в ее пределах, возможно представляющего практический интерес. Однако из-за различных условий гидратообразования и газоносности на территории ЗГО масштабы конечного газонакопления в ней (т.е. к настоящему времени) были неодинаковыми в разных областях ЗГО, а следовательно, и перспективы ее газоносности меняются по площади. Детальное изучение этого вопроса позволяет наметить в первом приближении области различных перспектив газоносности территории ЗГО, т. е. провести ее перспективное районирование, что имеет важное значение для выбора направлений поисков газогидратных и подгидратных залежей газа в дальнейшем.
Основными критериями районирования по перспективам газоносности в данном случае приняты доказанная (или прогнозная) перспективность осадочного чехла территории на природный газ, наличие или отсутствие в ЗГО коллекторов и покрышек, наличие низких температур пород и интенсивность газогидратных и мерзлотных процессов, наличие или отсутствие условий для формирования локальных скоплений твердого и свободного газа, т.е. газогидратных и подгидратных залежей.
Таким образом, на площади распространения ЗГО с определенной долей вероятности можно выделить высокоперспективные, перспективные, малоперспективные и безперспективные газоносные области. Высокоперспективные области характеризуются всеми четырьмя критериями. Бесперспективными являются области отсутствия одного или нескольких необходимых критериев.
С этих позиций вся территория распространения ЗГО может быть разделена на две части - возможно газоносную и негазоносную, к которой относятся области кристаллических пород в ЗГО (Анабарский, Оленекский, Енисейский массивы) и области развития уплотненных, смятых пород горно-складчатых областей (Уральской, Таймырской, Верхоянской и других), характеризующихся в целом отсутствием необходимых для гидратообразования коллекторов. Эту часть ЗГО, занимающую площадь около 1,5 млн. км2, можно считать бесперспективной на поиски газогидратных и подгидратных залежей. Вторая часть территории ЗГО, общей площадью около 5 млн. км2 охватывает нефтегазоперспективные осадочные отложения платформенного чехла и в целом газоносна, но перспективы ее в разных местах неодинаковы. Комплексное изучение фактического материала и критериев перспективности позволяет провести районирование этой территории (рисунок).
Высокоперспективными, т. е. с возможным высоким газовым потенциалом, областями можно считать центральную и восточную части ЗГО Печорской плиты, северную и восточную части Западной и Восточной Сибири, а также Непско-Ботуобинскую антеклизу Восточной Сибири. Возможно газоносными в пределах Непско-Ботуобинской антеклизы являются палеозойские, а в остальных перечисленных областях мезозойские отложения. Названные области характеризуются наиболее интенсивным газогидратным процессом, благоприятным сочетанием всех четырех критериев перспективности и находятся в районе промышленно нефтегазоносных земель. В этих областях условия для проявления экранирующей способности ЗГО и формирования подгидратных залежей газа наиболее благоприятны, кроме того, здесь имеется большое количество поисковых объектов с возможными локальными скоплениями твердого и свободного газа. Рассматриваемые области занимают примерно третью часть возможно газоносной территории ЗГО и характеризуются наиболее высокими расчетными удельными плотностями ресурсов газа на единицу площади на глубинах не более 1000-1500 м.
Перспективными областями, т. е. с возможным средним газовым потенциалом, можно считать западную и центральную части ЗГО Печорской плиты, центральную и крайнюю восточную части Западной Сибири, обширную центральную часть Восточной Сибири и западную часть возможных нефтегазоносных бассейнов Верхояно-Чукотской складчатой области. Возможно газоносными во всех областях являются мезозойские терригенные, а в Восточной Сибири также палеозойские карбонатные отложения. Эти области располагаются в пределах перспективных и возможно перспективных нефтегазоносных земель и характеризуются критериями перспективности среднего порядка. В общей сложности они занимают около половины газоносной территории ЗГО и характеризуются средними удельными расчетными плотностями ресурсов газа.
Малоперспективными областями, т. е. областями с возможным небольшим газовым потенциалом, можно считать западную часть ЗГО Западной Сибири, область Путоранского плато и северный склон Алданской антеклизы Восточной Сибири, восточную часть возможно нефтегазоносных бассейнов Верхояно-Чукотской складчатой области и Анадырскую впадину. Возможно газоносными в этих областях являются мезозойские и палеозойские (на северном склоне Алданского щита) отложения, насыщенные в отдельных местах траппами и интрузиями. Для этих областей характерны небольшая интенсивность газогидратных и мерзлотных процессов, критерии перспективности невысокого уровня, расположение в пределах малоперспективных или с неясными перспективами земель с небольшим газовым потенциалом. Эти области занимают менее 20 % возможно газоносной территории ЗГО и характеризуются наименьшей удельной расчетной плотностью ресурсов газа.
Нами выполнены также расчеты по определению ориентировочных возможных величин ресурсов газа в отдельных вероятных скоплениях (залежах), приуроченных к многочисленным поисковым объектам, расположенным на территории ЗГО. Эти расчеты показывают, что вероятные структурные залежи могут содержать от 1-5 до 50-100 млрд. м3, а в некоторых случаях и более 200 млрд. м3 природного газа, в зависимости от размера залежи и других параметров. Не меньшие, а иногда и большие величины ресурсов газа можно ожидать также в многочисленных неантиклинальных залежах, приуроченных к разломам и зонам выходов отложений на дневную поверхность по бортам прогибов и впадин.
Таким образом, впервые предпринятая попытка ориентировочной качественной и количественной оценки возможных перспектив газоносности ЗГО на территории СССР показывает, что возможно газоносная ее площадь как в целом, так и по локальным объектам может представлять определенный интерес для увеличения ресурсов природного газа в нашей стране с глубин не более 1000-1500 м. Первоочередным и наиболее интересным направлением реализации этих перспектив можно считать доразведку верхней части известных месторождений нефти и газа, расположенных в высокоперспективных областях ЗГО Печорской плиты, Западной и Восточной Сибири.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Макогон Ю.Ф. Газовые гидраты, предупреждение их образования и использование. М., Недра, 1985.
2. Никитин С.П., Царев В.П., Соловьев А.А. Гидратообразование в недрах Западной Сибири. - Обзор ВНИИЭгазпром. Сер. геол. и разв. газ., газоконден. и мор. нефт. м-ний, М, 1982, № 1, с. 1-3.
3. Новейшая тектоника нефтегазоносных областей Сибири. И.П. Варламов, Р.О. Галабала, П.П. Генералов и др. Труды СНИИГГиМС М., 1981, вьш_ 285.
4. Царев В.П. Особенности формирования, методы поиска и разработки скоплений углеводородов в условиях вечной мерзлоты. Якутск, Якутское кн. изд-во, 1976.
5. Черский Н.В., Царев В.П., Никитин С.П. Исследование и прогнозирование условий накопления ресурсов газа в газогидратных залежах. Якутск, Якутское кн. изд-во, 1983.
Рисунок Схема возможных перспектив газоносности зон гидратообразования СССР
Зоны различных перспектив газоносности: 1 - высокоперспективные, 2 - перспективные, 3 - малоперспективные, 4 - бесперспективные (складчатые системы и области); 5 - выходы кристаллических пород фундамента; 6 - бассейны с осадочным заполнением в складчатых областях; границы: 7 - ЗГО, 8 - многолетнемерзлых пород, 9 - между Западно-Сибирской и Восточно-Сибирской платформами, 10 - между Верхояно-Чукотской н Анадыро-Камчатской складчатыми областями. Основные газоперспективные тектонические элементы: А - Русская платформа (A1 - Печорская плита), Б - Западно-Сибирская платформа, В - Восточно-Сибирская платформа; межгорные и наложенные прогибы и впадины на территории складчатых областей: Г - Верхояно-Чукотской, Д - Анадыро-Камчатской.